台灣生質沼氣發電現況

隨著工業快速發展,大量化石燃料使用造成環境污染及能源危機。近年來,燃料價格逐年高漲,然而,台灣能源高達99%自國外進口,為高度仰賴進口能源之國家 [1]。能源供應之安全與穩定儼然成為國家安全問題,因此積極地開發再生能源已刻不容緩。生質能料源廣泛且來源穩定對自產能源缺乏的台灣,非常適合發展生質能。國內富含大量有機廢棄物可以作為氣態生質能源的料源,這不僅提供再生能源且同時解決廢棄物造成之環境問題。其中,農林及畜牧廢棄物等低位發熱量高之有機廢棄物,非常適合熱化學法轉換為能源;而水分含量高的有機廢棄物,包括廚餘、水肥、食品業及畜牧業廢水等則以生物法處理較為適合。

生物法藉由厭氧生物分解有機物成為生質沼氣,其步驟包含水解、酸化及甲烷化(圖1)。此技術已在國外積極發展,例如德國、法國、丹麥、日本、韓國、美國及加拿大等國,作有機廢棄物的生質沼氣發電。德國由於國家能源政策目標明確,加上裝置標準化、模組化設計等誘因,使得生質能源技術廣泛地被推廣,建造超過250座以上的沼氣工場。丹麥之生質能源政策為大規模及區域性之沼氣工場,利用沼氣發電供應廠區使用並將多餘電力回饋至市電系統 [2]。中國、尼泊爾及泰國等開發中國家,正推動農畜牧業廢棄物發電。尼泊爾至2009年已興建20萬座以上的小型生質沼氣槽,超過百萬人受惠,並且持續建造中 [3]。由於部分開發中國家,鄉村電力設施尚未完善,沼氣除作為發電外並作為炊煮及照明等用途 [4]。

圖1有機廢棄物經生物轉換為氫氣/甲烷的製造程序[5]。

 

現今,世界各國於日本核安問題後,更是重視發展再生能源,特別是日本、歐美等國積極發展生質沼氣發電工場。目前台灣要以掩埋場沼氣發電為主,其餘生質沼氣之料源仍屬於示範性發展階段。例如屏東縣府與台糖公司及順胜公司等大型養豬場,規劃示範性沼氣發電工場。此外,台糖於潮州四林畜牧場完成沼氣發電工場,並配合農委會另於潮州及枋寮完成二座沼氣發電養豬場。屏東市六塊厝污水處理廠已成立沼氣中心,利用廢水處理產生沼氣及發電。於彰化縣,永興畜牧場、漢寶畜牧場及東螺創新加值示範園區已陸續設置沼氣發電裝置。其餘縣市在政府補助推動下,陸續規劃及完成生質沼氣發電工場。目前沼氣發電成本仍偏高,雖然隨著技術純熟及政府獎勵措施,沼氣發電設置回收年限可縮短至五年以內。然而,除了發電獎勵誘因,業者仍須發展周邊附加價值,例如汽電共生應用、發展觀光、有機肥料、液肥及有機產品等,未來將有機會商業化運轉,讓廢棄物由環境污染象徵轉型為綠色能源料源。

參考文獻:
[1] 經濟部能源局,2012能源產業技術白皮書,第2章,21頁,2012年。
[2] 蔣本基, 張慶源, 林秋裕,推廣農林及都市與事業廢棄物之生質能源應用策略規劃,行政院環境保護署,2011年。
[3] 蘇忠楨,畜牧業沼氣生物脫硫系統開發及世界沼氣工廠市場評估,安全農業,第16期,60-72頁,2008年。
[4] 陳文卿, 鄭幸雄,推動廚餘、水肥、養猪廢水及生活廢水產生之污泥集中處理及生質能源再利用可行性評估計畫,行政院環保署,2009年。
[5] 逢甲大學,逢甲大學綠色能源發展中心簡介,2010年。

作者介紹

黃柄橓 博士後研究員(逢甲大學)
經歷\國立中興大學環境工程所 博士(2008/07~2012/06); 專長\1.光催化材料開發與應用。2.奈米觸媒製造。3.奈米檢測技術。